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腐蚀失效分析

金属与其表面接触的介质发生反应而造成的损坏称为腐蚀。腐蚀失效类型:腐蚀失效的特点是失效形式众多,失效机理复杂,按腐蚀形态分为:均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、磨蚀、应力腐蚀和氢损伤,腐蚀疲劳、高温氧化和热腐蚀九种。

腐蚀失效

   1)定义:金属与其表面接触的介质发生反应而造成的损坏称为腐蚀。

   2)腐蚀失效类型:腐蚀失效的特点是失效形式众多,失效机理复杂,按腐蚀形态分为:均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、磨蚀、应力腐蚀和氢损伤,腐蚀疲劳、高温氧化和热腐蚀九种。

   3)腐蚀失效特征

      均匀腐蚀:金属在整个暴露表面上均匀的发生化学或电化学反应。其特征是厚度均匀减薄构件完全破坏。均匀腐蚀预防方法:选择合适的材料、涂料、缓蚀剂或者阴极保护。


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均匀腐蚀


      电偶腐蚀:两种不同的金属相互接触而同时处于电解质中所产生的电化学腐蚀,其特征是两种不同的金属接触,其中一种在介质中作为阳极,发生电化学溶解出现沟槽、凹坑等局部加速腐蚀的迹象。电偶腐蚀预防措施:尽可能采用电极电位接近的异金属连接;避免使用大阴极、小阳极;异金属连接处采用绝缘材料;表面采用涂层或者镀层,与腐蚀介质隔离。

       点腐蚀:一种局部腐蚀形式,钝性金属较易发生点蚀,其特征是构件表面有肉眼可见的腐蚀麻坑,其金相形貌基本呈现蝶形、椭圆和楔形三种,能谱检测可以检测到氧和氯元素。



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不锈钢管点腐蚀形貌


       缝隙腐蚀:金属和金属或金属和非金属表面狭窄的缝隙间,由于介质移动受阻,腐蚀性阴离子停留在窄缝内形成浓度差电池,引起缝隙腐蚀。其腐蚀特征是腐蚀发生在法兰、铆钉等存在缝隙的部位。

       晶间腐蚀:金属材料的晶粒界面发生腐蚀,使材料沿晶界分离,失去强度。晶间腐蚀特征是构件表面尺寸基本不变,有时表面仍存在金属关泽,但强度和韧性下降,稍加冲击,表面会出现裂纹。金相剖面分析,抛光态下可观察到沿晶界的裂纹。断口微观形貌具有冰糖状的沿晶断口。


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晶间腐蚀裂纹金相形貌


       应力腐蚀开裂:应力腐蚀敏感材料在特殊环境和应力的共同作用下发生的脆性开裂。其开裂必须具备环境、应力、材料三个因素。应力腐蚀形貌特征有材料表面腐蚀程度较轻,但裂纹很深,裂纹走向基本与主应力方向垂直;金相形貌可见裂纹分叉,裂纹有沿晶和穿晶及混合型;断口宏观可见腐蚀色,有时能看到放射状条纹,断口微观穿晶型可见河流花样,沿晶型有冰糖块特征;能谱能检测到腐蚀介质元素;应力腐蚀是多源的。



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应力腐蚀裂纹金相形貌


磨耗腐蚀:腐蚀性流体与金属表面发生相对运动,尤其在流体急剧改变方向时,流体对金属表面已经产生的腐蚀产物冲刷破坏,引起金属加速腐蚀。

疲劳腐蚀:在具有腐蚀性的介质中,金属材料的疲劳极限显著降低。腐蚀疲劳的断口特征包括:有腐蚀产物覆盖,颜色呈棕黑色,常为多源。

       氢损伤:金属材料的性能由于氢的作用而恶化的总称,造成金属氢损伤的氢常来源于环境介质中,故把氢损伤归为腐蚀失效,氢损伤包括氢鼓包、氢致开裂、氢脱碳及氢腐蚀。

       高温氧化和热腐蚀:在高温下金属材料的腐蚀失效,主要表现为金属不断地被氧化和被腐蚀介质腐蚀。


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